CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.2 Phân tích sự phù hợp của dòng chảy tối thiểu
3.2.1 So sánh kết quả tính toán với kết quả của phương pháp Tessman
Để có sự so sánh và đánh giá khách quan về kết quả tính toán dòng chảy tối thiểu của Luận án. Nghiên cứu đã tiến hành tính toán dòng chảy tối thiểu theo phương pháp Tessman (Qtt-Tessman), một biến thể của phương pháp Tennant (được trình bày trong mục 1.1.1.2, Chương 1), nguyên tắc xác định của phương pháp như sau:
- Trường hợp 1: MMF, nếu MMF < 40 % MAF
- Trường hợp 2: 40 % MAF, nếu 40 % MAF < MMF < MAF - Trường hợp 3: 40 % MMF, nếu MMF > MAF
Trong đó: MAF: Lưu lượng trung bình năm (Mean annual flow) MMF: Lưu lượng trung bình tháng (Mean monthly flow)
Xác định dòng chảy MAF và MMF:
Dựa trên kết quả mô phỏng dòng chảy sông Mã từ 1980÷2015 của bài toán thủy lực, dòng chảy trung bình tháng nhiều năm và dòng chảy trung bình năm nhiều năm tại các điểm kiểm soát đƣợc xác định nhƣ sau:
- Lưu lượng trung bình tháng nhiều năm (1980÷2015) tại các điểm kiểm soát như sau:
117
Bảng 3.18 Lưu lượng trung bình tháng nhiều năm tại các điểm kiểm soát Tháng Lưu lượng trung bình tháng nhiều năm (m3/s)
MMFCẩmThủy MMFLýNhân MMFSétThôn
Tháng 1 146,14 145,35 141,61
Tháng 2 124,07 122,70 114,64
Tháng 3 116,11 113,87 103,87
Tháng 4 123,06 120,40 109,61
Tháng 5 185,05 183,02 197,24
Tháng 6 353,78 356,07 420,27
Tháng 7 621,06 628,02 740,25
Tháng 8 827,34 829,70 961,53
Tháng 9 748,14 752,91 899,75
Tháng 10 455,81 458,15 542,83
Tháng 11 258,74 261,90 293,90
Tháng 12 179,01 178,03 179,46
- Lưu lượng năm trung bình nhiều năm (1980÷2015) tại các điểm kiểm soát như sau:
+ Tại Lý Nhân: MAFLýnhân = 346 m3/s + Tại Sét Thôn: MAFSétthôn = 392 m3/s
Kết quả tính toán DCTT các đoạn sông theo phương pháp Tessman (QTessman):
- Đoạn sông 1 (ĐKS 1 tại Lý Nhân): Căn cứ theo kết quả dòng chảy tháng trung bình nhiều năm tại Lý Nhân (Bảng 3.18), dòng chảy năm trung bình nhiều năm tại Lý Nhân là 346 m3/s và nguyên tắc xác định dòng chảy tối thiểu của Tessman, dòng chảy tối thiểu tại Lý Nhân đƣợc xác định nhƣ sau (Bảng 3.19).
Bảng 3.19 Xác định dòng chảy tối thiểu tại Lý Nhân theo phương pháp Tessman Tháng MMFLýnhân MAFLýnhân 40%MAFLýnhân So sánh QTT
Tháng 1 145,35 40%MAF< MMF< MAF 138,40
Tháng 2 122,70 MMF < 40%MAF 122,70
Tháng 3 113,87 MMF < 40%MAF 113,87
Tháng 4 120,40 MMF < 40%MAF 120,40
Tháng 5 183,02 40%MAF< MMF< MAF 178,40
Tháng 6 356,07 MMF > MAF 142,43
Tháng 7 628,02 MMF > MAF 251,21
Tháng 8 829,70 MMF > MAF 331,88
Tháng 9 752,91 MMF > MAF 301,16
Tháng 10 458,15 MMF > MAF 183,26
Tháng 11 261,90 40%MAF< MMF< MAF 138,40
Tháng 12 178,03 40%MAF< MMF< MAF 138,40
346,00 138,4
118
Qua kết quả tính toán tại Bảng 3.19 cho thấy: Dòng chảy tối thiểu nhỏ nhất các tháng rơi vào tháng 3, có giá trị là 113,87 m3/s. Giá trị này đƣợc chọn là dòng chảy tối thiểu của đoạn sông 1 theo phương pháp Tessman.
- Đoạn sông 2 (ĐKS 2 tại Sét Thôn): Từ số liệu dòng chảy tháng trung bình nhiều năm tại Sét Thôn (Bảng 3.18), dòng chảy năm trung bình nhiều năm tại Sét Thôn là 392 m3/s, dòng chảy tối thiểu tại Lý Nhân đƣợc xác định nhƣ sau (Bảng 3.20).
Bảng 3.20 Xác định dòng chảy tối thiểu tại Sét Thôn theo phương pháp Tessman Tháng MMFSétthôn MAFSétthôn 40%MAFSétthôn So sánh QTT
Tháng 1 141,61 MMF < 40%MAF 141,61
Tháng 2 114,64 MMF < 40%MAF 114,64
Tháng 3 103,87 MMF < 40%MAF 103,87
Tháng 4 109,61 MMF < 40%MAF 109,61
Tháng 5 197,24 40%MAF< MMF< MAF 156,80
Tháng 6 420,27 MMF > MAF 168,11
Tháng 7 740,25 MMF > MAF 296,10
Tháng 8 961,53 MMF > MAF 384,61
Tháng 9 899,75 MMF > MAF 359,90
Tháng 10 542,83 MMF > MAF 217,13
Tháng 11 293,90 40%MAF< MMF< MAF 156,80
Tháng 12 179,46 40%MAF< MMF< MAF 156,80
392,00 156,80
Qua kết quả tính toán tại Bảng 3.20, dòng chảy tối thiểu nhỏ nhất các tháng rơi vào tháng 3, có giá trị là 103,87 m3/s. Giá trị này đƣợc chọn là dòng chảy tối thiểu của đoạn sông 2 theo phương pháp Tessman.
So sánh kết quả dòng chảy tối thiểu theo phương pháp chọn của Luận án (phương án chọn) và phương pháp Tessman:
Bảng 3.21 So sánh kết quả dòng chảy tối thiểu của 2 phương pháp Đoạn sông ĐKS Qtt (m3/s) Qtt-Tessman
(m3/s)
Chênh lệch (m3/s) Đoạn1: Từ Cẩm Thủy ÷ ngã ba Vĩnh Khang ĐKS 1 65,17 113,87 48,70 Đoạn 2: Ngã ba Vĩnh Khang ÷ ngã ba Bông ĐKS 2 53,72 103,87 50,15 Qua kết quả tính toán dòng chảy tối thiểu theo 2 phương pháp cho thấy:
- Dòng chảy tối thiểu theo phương pháp Tessman tại đoạn sông 1 và 2 lớn hơn dòng chảy tối thiểu theo phương pháp chọn lần lượt là 48,7 m3/s và 50,15 m3/s.
- So sánh dòng chảy tối thiểu theo phương Tessman với dòng chảy thực tế của chuỗi
119
năm từ 1980÷2015 (Bảng 2, Phụ lục 3) cho thấy: Trong 35 năm, có tới 33 năm lưu lƣợng nhỏ nhất trong năm nhỏ hơn Qtt-Tessman (chiếm tới 94,3% tổng số năm); Chênh lệch lớn nhất giữa Qtt-Tessman của 2 đoạn sông với lưu lượng nhỏ nhất trong chuỗi 35 năm (năm 1999) lần lượt là 63,92 m3/s và 64,24 m3/s; Đoạn sông 1 có 20 năm lưu lƣợng min nhỏ hơn Qtt-Tessman tới 30 m3/s (chiếm 57,1% tổng số năm), đoạn sông 2 có tới 25 năm (chiếm 71,4% tổng số năm) lưu lượng min nhỏ hơn Qtt-Tessman là 30 m3/s; Và lưu lượng min các năm của 2 đoạn sông nhỏ hơn Qtt-Tessman 40 m3/s lần lượt là 8 năm (chiếm 22,9%) và 15 năm (chiếm 42,9%).
Như vậy, dòng chảy tối thiểu theo phương pháp Tessman hầu như đều lớn hơn lưu lƣợng nhỏ nhất của các năm từ 1980÷2015 và một số năm lớn hơn từ 30m3/s đến 64m3/s. Để duy trì được Qtt-Tessman trên sông Mã cần phải bổ sung một lưu lượng rất lớn trong thời kỳ kiệt của các năm, đây là việc rất khó thực hiện do trên dòng chính sông Mã chỉ có hồ Trung Sơn với dung tích hữu ích 112 × 106 m3 là có thể điều tiết bổ sung thêm lưu lượng cho hạ du.
3.2.2 Sự phù hợp của DCTT với dòng chảy mùa cạn diễn ra trong quá khứ
Từ những phân tích kết quả tính toán thủy lực mùa cạn trong 35 năm từ 1980÷2015 (mục 3.1.3 chương 3 và phụ lục 2) so sánh với kết quả dòng chảy tối thiểu các đoạn sông đƣợc xác định tại mục 3.1.6.1 cho thấy:
Bảng 3.22 So sánh giá trị DCTT với các giá trị dòng chảy kiệt nhất từ 1980÷2015 Đoạn sông ĐKS Qtt
(m3/s)
Qtrung bình (m3/s) Qmin (m3/s) Mùa cạn 3 tháng kiệt Tháng kiệt
Đoạn1: Từ Cẩm Thủy ÷
ngã ba Vĩnh Khang ĐKS1 65,17 94,90 66,10 57,10 49,95 Đoạn 2: Ngã ba Vĩnh
Khang ÷ ngã ba Bông ĐKS2 53,72 88,90 54,10 42,00 39,63 - Đoạn sông 1 (từ trạm thủy văn Cẩm Thủy đến ngã ba Vĩnh Khang): Dòng chảy tối thiểu (ký hiệu là Q1tt) đƣợc xác định là 65,17 m3/s.
+ So sánh Q1tt với lưu lượng bình quân mùa cạn tại Lý Nhân trong 35 năm từ 1980÷2015 cho thấy: Dòng chảy trung bình mùa cạn đều lớn hơn so với dòng chảy tối thiểu của đoạn sông 1. Trong đó, lưu lượng bình quân mùa cạn 1999 thấp nhất đạt 94,9 m3/s cũng lớn hơn rất nhiều so với Q1tt (Q1tt = 65,17 m3/s).
120
+ Lưu lượng bình quân 3 tháng kiệt nhất tại Lý Nhân trong 35 năm từ 1980÷2015 cũng đều lớn hơn so với dòng chảy tối thiểu của đoạn sông 1. Trong đó, năm 1999 lưu lượng bình quân 3 tháng kiệt thấp nhất trong 35 năm đạt 66,1 m3/s lớn hơn Q1tt.
+ Đối với lưu lượng bình quân tháng kiệt nhất từ 1980÷2015, thấp nhất là năm 1999 chỉ đạt 57,1 m3/s thấp hơn so với dòng chảy tối thiểu đoạn sông 1 là 8,07 m3/s. Các năm còn lại lưu lượng đều lớn hơn so với Q1tt từ 19,23÷142,83 m3/s.
+ Đối với dòng chảy nhỏ nhất mùa cạn trong 35 năm từ 1980÷2015 rơi vào năm 1999 chỉ đạt 49,95 m3/s thấp hơn 15,22 m3/s so với dòng chảy tối thiểu yêu cầu của đoạn sông 1. Qua phân tích kết quả tính toán thủy lực cho thấy: Trong thời kỳ mùa cạn năm 1999 có tới 1518 giờ (63,25 ngày) có lưu lượng nhỏ hơn Q1tt = 65,17 m3/s, trong đó số giờ có lưu lượng thiếu dưới 5 m3/s so với Q1tt là 698 giờ (29,08 ngày), thiếu từ 5÷15 m3/s là 820 giờ (34,16 ngày).
Các năm khác lưu lượng nhỏ nhất mùa cạn tại Lý Nhân (ĐKS1) đều thỏa mãn so với yêu cầu của dòng chảy tối thiểu đoạn sông 1 (từ trạm thủy văn Cẩm Thủy đến ngã ba Vĩnh Khang).
Như vậy, để duy trì được lưu lượng dòng chảy tối thiểu đoạn sông 1 là 65,17 m3/s cần phải có giải pháp điều tiết, phân bổ nguồn nước hợp lý cho những năm kiệt xảy ra tương tự như năm 1999 mới đảm bảo được yêu cầu đặt ra.
- Đoạn sông 2 (từ ngã ba Vĩnh Khang đến ngã ba Bông): Dòng chảy tối thiểu (ký hiệu là Q2tt) đƣợc xác định là 53,72 m3/s
+ Lưu lượng bình quân mùa cạn, bình quân 3 tháng mùa cạn tại Sét Thôn các năm từ 1980÷2015 đều lớn hơn so với dòng chảy tối thiểu của đoạn sông 2 (Q2tt=53,72 m3/s).
Trong đó năm 1999 có lưu lượng đến thấp nhất với lưu lượng bình quân mùa cạn là 88,9 m3/s, bình quân 3 tháng kiệt nhất là 54,1 m3/s, đều lớn hơn Q2tt.
+ Lưu lượng bình quân tháng kiệt nhất là năm 1999 trong 35 năm từ 1980÷2015, chỉ đạt 42 m3/s thấp hơn so với dòng chảy tối thiểu yêu cầu là 11,72 m3/s. Các năm còn lại lưu lượng trung bình tháng kiệt nhất đều lớn hơn so với dòng chảy tổi thiểu (Q2tt).
+ Tương tự như tại Lý Nhân, tại Sét Thôn dòng chảy kiệt nhất xảy ra vào năm 1999 chỉ đạt 39,63 m3/s thấp hơn 14,09 m3/s so với dòng chảy tối thiểu yêu cầu của đoạn sông 2
121
(Q2tt). Trong mùa cạn năm 1999 có tới 1593 giờ (66,38 ngày) có lưu lượng nhỏ hơn Q2tt (53,72 m3/s) , trong đó số giờ có lưu lượng thiếu so với Q2tt dưới 5 m3/s là 606 giờ (25,25 ngày), thiếu từ 5,0÷11,72 m3/s là 987 giờ (41,13 ngày). Các năm khác lưu lượng tại Sét Thôn (ĐKS1) đều thỏa mãn so với yêu cầu của dòng chảy tối thiểu đoạn sông 2.
Như vậy, để duy trì được lưu lượng dòng chảy tối thiểu đoạn 2 là 53,72 m3/s cần phải có giải pháp điều tiết về nguồn nước cho những năm kiệt như năm 1999.
- Đối với đoạn sông 3 (từ ngã ba Bông đến ngã ba Giàng): Đây là vùng ảnh hưởng thủy triều, vì vậy lưu lượng ở đây ngoài ảnh hưởng của lưu lượng thượng nguồn còn chịu ảnh hưởng mạnh của năng lượng triều vào và ra tác động rất lớn đến chế độ dòng chảy đoạn sông này. Do tác động của chế độ thủy triều nên lưu lượng có những thời điểm rất lớn, và có những thời điểm năng lƣợng triều cân bằng với năng lƣợng dòng chảy đến lưu lượng sẽ bằng không (thời kỳ nước đứng).
Vì vậy, đoạn sông này luôn duy trì trạng thái ổn định về chế độ dòng chảy, mặt khác lại không bị nhiễm mặn nên luôn đảm bảo cho các yêu cầu về sinh thái, nhu cầu nước, giao thông thủy.
Kết luận:
- Kết quả tính toán dòng chảy tối thiểu trên sông Mã theo phương pháp Tessman cho kết quả thiên lớn, trong thực tế khó có thể duy trì đƣợc dòng chảy theo kết quả của phương pháp này. Kết quả tính toán dòng chảy tối thiểu theo phương pháp lựa chọn của Luận án phù hợp với diễn biến dòng chảy thực tế từ 1980÷2015.
- Phương pháp lựa chọn của Luận án đã xem xét cơ bản đầy đủ các thành phần của dòng chảy tối thiểu, toàn diện hơn về mặt khoa học.